KR101997344B1 - 저항 납땜 장치 및 저항 납땜 장치의 사용 방법 - Google Patents

Abstract

유리 표면(28)에 전기 단자(12)를 납땜하기에 적합한 저항 납땜 장치(10) 및 이런 장치(10)를 사용하는 방법(100)이 개시된다. 저항 납땜 장치(10)는 원위 팁(18)을 갖는 전극(16)과, 만입부(22)가 형성되는 제1 주 표면(20) 및 땜납 조성물의 층(26)이 그 위에 배치되는, 제1 주 표면(20) 반대쪽의 제2 주 표면(24)을 갖는 전기 단자(12)를 구비한다. 만입부(22)는 전극(16)의 원위 팁(18)을 수용하도록 구성된다. 전극(16)의 원위 팁(18)은 만입부(22) 내에 배치되고, 전류가 전극(16)과 전기 단자(12)를 통과한다. 전류는 전극(16)을 가열하고 제2 주 표면(24) 상의 땜납 조성물의 층(26)을 용융시키기에 충분하다.

Description

저항 납땜 장치 및 저항 납땜 장치의 사용 방법{RESISTANCE SOLDERING APPARATUS AND METHOD OF USING THE SAME}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 그 전체 개시내용이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 2016년 10월 7일자로 출원된 미국 가출원 제62/405,527호의 혜택을 주장한다.

기술분야

본 발명은 일반적으로 저항 납땜에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 유리 표면 상에 인쇄된 전도성 패드에 전기 단자와 같은 금속성 구성요소를 부착하기에 특히 적합한 단자와 전극을 갖는 저항 납땜 장치 및 방법에 관한 것이다.

저항 납땜은 저항성 전극을 통해 전류를 통과시킴으로써 땜납을 가열하는 프로세스이다. 이 프로세스는 유리 표면 상에 인쇄된 전기 전도성 패드에 전기 단자를 납땜하기 위해 사용되어 왔다. 전극과 전기 단자 사이의 임의의 간극 또는 점 접촉부는 단자와 전극 사이의 연결의 전기적 및 열적 특성을 변화시킬 수 있고, 이는 납땜 프로세스에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서, 더욱 일관성있는 납땜 프로세스를 제공하도록 이들 간극 및 점 접촉부를 제거하는 저항 납땜 장치가 바람직하다.

배경 섹션에 설명된 주제는 배경 섹션에서의 그 언급의 결과로서만 종래 기술로서 간주되어서는 안된다. 유사하게, 배경 섹션에 언급되거나 배경 섹션의 주제와 연계된 문제점은 종래 기술에 이미 인식되어 있던 것으로 간주되지 않아야 한다. 배경 섹션의 주제는 단지 상이한 접근법을 나타낼 뿐이며, 이는 그 자체적으로, 또는 그 자체가 역시 발명이 될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라서, 저항 납땜 장치가 제공된다. 저항 납땜 장치는 원위 팁을 갖는 전극과, 만입부가 형성되는 제1 주 표면 및 땜납 조성물의 층이 그 위에 배치되는, 제1 주 표면 반대쪽의 제2 주 표면을 갖는 전기 단자를 포함한다. 만입부는 전극의 원위 팁을 수용하도록 구성된다.

원위 팁은 볼록 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있으며, 만입부는 대응하는 오목 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 전극은 대체로 원통형 형상을 가질 수 있으며, 원위 팁은 볼록 구형 캡 형상을 갖는 것을 특징으로 한다. 만입부는 오목 구형 캡 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 원위 팁은 볼록 반구형 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있으며, 만입부는 오목 반구형 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

볼록 구형 캡 형상의 반경은 오목 구형 캡 형상의 반경과 실질적으로 동일할 수 있다. 볼록 구형 캡 형상의 직경은 오목 구형 캡 형상의 직경보다 클 수 있다.

전극은 탄소 기반 재료로 형성되고, 전기 단자는 구리 기반 재료로 형성될 수 있다. 땜납 조성물은 실질적으로 무연상태(lead-free)일 수 있다.

장치는 유리 표면 상에 배치된 전도성 패드에 전기 단자를 부착하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 저항 납땜 방법이 제공된다. 이 방법은 원위 팁을 갖는 전극과, 만입부가 형성되는 제1 주 표면 및 땜납 조성물의 층이 그 위에 배치되는, 제1 주 표면 반대쪽의 제2 주 표면을 갖는 전기 단자를 제공하는 단계를 구비한다. 이 방법은 만입부 내에 전극의 원위 팁을 배치하는 단계와, 전극과 전기 단자를 통해 전류를 제공하는 단계를 더 구비한다. 전류는 전극을 가열하고 제2 주 표면 상의 땜납 조성물을 용융시키기에 충분하다.

원위 팁은 볼록 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있으며, 만입부는 대응하는 오목 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 전극은 대체로 원통형 형상을 가질 수 있으며, 원위 팁은 볼록 구형 캡 형상을 갖는 것을 특징으로 한다. 만입부는 오목 구형 캡 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 원위 팁은 볼록 반구형 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있으며, 만입부는 오목 반구형 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

볼록 구형 캡 형상의 반경은 오목 구형 캡 형상의 반경과 실질적으로 동일할 수 있다. 볼록 구형 캡 형상의 직경은 오목 구형 캡 형상의 직경보다 클 수 있다.

전극은 탄소 기반 재료로 형성되고, 전기 단자는 구리 기반 재료로 형성될 수 있다. 땜납 조성물은 실질적으로 무연상태일 수 있다.

이 방법은 유리 표면 상에 배치된 전도성 패드에 전기 단자를 부착하는 단계를 더 구비할 수 있다. 유리 표면은 적층형 유리로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조로 단지 비제한적인 예로서 제공되어 있는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 읽으면 더 명확하게 알 수 있을 것이다.

이제 첨부 도면을 참조로 예로서 본 발명을 설명할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 저항 납땜 장치의 분해 사시도.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 저항 납땜 장치의 측면도.
도 3은 일 실시예에 따른 전기 단자의 만입부 내에 전극이 수용되어 있는, 도 1의 저항 납땜 장치의 대안적인 측면도.
도 4는 다른 실시예에 따른 도 1의 저항 납땜 장치를 사용하는 프로세스를 예시하는 흐름도.

본 명세서에서 저항 납땜 디바이스가 설명된다. 이 디바이스는 자동차의 유리면(on-glass) 안테나 및 후방 윈도우 성애제거기를 위해 사용되는 것과 같이, 유리 상에 인쇄된 전도성 패드에 전기 단자를 납땜하는데 적합하다. 이 저항 납땜 디바이스는 적층형 유리 작업편 상에 사용하기에 특히 매우 적합하다.

저항 납땜은 저항성 전극을 사용하며, 이 전극을 통해 전류가 통과되어 납땜을 위한 열원을 제공한다. 본 발명자는 전극과 전기 단자 사이에 아크형성 또는 간헐적 접촉을 유발할 수 있는 임의의 간극 또는 격리된 접촉 지점이 존재하는 경우, 납땜되는 전극과 전기 단자 사이의 전기 접촉 계면이 최종 납땜된 결합부에 부정적 영향을 가질 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명자는 전극과 전기 단자 사이의 더욱 균등하고 완전한 표면 접촉을 제공하기 위한 해결책을 발견하였다.

도 1 내지 도 3은 전기 단자(12)를 전도성 패드(14)에 납땜하기 위해 사용될 수 있는 저항 납땜 디바이스(10)의 비제한적 예를 도시한다. 저항 납땜 디바이스(10)는 흑연 같은 전기 저항성 재료로 형성된 저항성 전극(16)을 구비한다. 전극(16)은 원위 팁(18)을 갖는 대체로 원통형 형상이며, 원위 팁은 본 특정 예에서 볼록 구형 캡 형상을 특징으로 할 수 있으며; 원위 팁(18)은 대체로 반구형 형상을 갖는다. 전기 단자(12)는 구리 기반 합금 같은 금속성 재료로 형성된다. 전기 단자(12)는 본 특정 예에서 전극(16)의 원위 팁(18)의 형상에 대응하는 오목 구형 캡 형상 만입부(22)가 형성되어 있는 제1 주 표면(20)을 가지며; 만입부(22)는 대체로 반구형 형상을 갖는다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전기 단자(12)는 추가로 무연 인듐 기반 땜납 같은 땜납 층(26)이 그 위에 배치되는, 제1 주 표면(20) 반대쪽의 제2 주 표면(24)을 갖는다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 주 표면(20)의 만입부(22)는 전극(16)의 원위 팁(18)을 수용하도록 구성된다. 원위 팁(18)의 볼록 구형 캡 형상의 반경은 전기 단자(12)의 만입부(22)의 오목 구형 캡 형상의 반경과 실질적으로 동일하고, 그에 의해, 전극(16)과 전기 단자(12) 사이의 임의의 간극 또는 격리된 접촉 지점을 감소 또는 제거한다. 본 명세서에서 사용될 때, "실질적으로 동일한"은 반경의 치수가 0.5 밀리미터 미만만큼 상이한 것을 의미한다. 만입부(22)의 직경은 바람직하게는 전극(16)의 직경보다 미소하게 커서 만입부(22)로부터의 전극(16)의 더 용이한 제거 및 삽입을 가능하게 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전기 단자(12)는 적층형 유리 작업편(28)의 표면 상에 인쇄된 은 기반 잉크 같은 전도성 패드(14) 상에 배치된다. 전극(16) 및/또는 유리 작업편(28)의 위치는 원위 팁(18)이 만입부(22) 내에 수용되고 원위 팁(18)이 도 3에 도시된 바와 같이 만입부(22)의 표면과 접촉할 때까지 조정된다.

전극(16) 및 전기 단자(12)가 접촉한 이후, 전류가 전극(16)을 통해 통과되어 전기 단자(12)의 제2 주 표면(24) 상의 땜납 층(26)을 용융시키고 전기 단자(12)와 전도성 패드(14) 사이에 땜납 결합부를 형성하기에 충분하게 전극(16)을 가열한다.

예시된 실시예가 볼록 구형 캡 형상 원위 팁(18)을 갖는 원통형 전극(16) 및 대응하는 오목 구형 캡 형상 만입부(22)를 갖는 전기 단자(12)를 구비하지만, 전극과 단자 사이의 임의의 간극 또는 격리된 접촉 지점을 감소 또는 제거하는, 다른 볼록 형상 팁을 가지는 전극 및 다른 대응하는 오목 만입부를 가지는 단자를 갖는 본 발명의 다른 실시예가 고려될 수 있다. 전극이 오목 형상 팁을 갖고, 단자가 오목 팁 내에 수용되는 대응하는 볼록 돌출부를 형성하는 또 다른 실시예가 고려될 수 있다.

또한, 예시된 실시예가 탄소 기반 재료로 형성된 전극(16) 및 구리 기반 재료로 형성된 전기 단자(12)를 구비하지만, 다른 저항성 재료가 전극을 형성하기 위해 사용되고 다른 전도성 재료가 단자를 형성하기 위해 사용되는 다른 실시예를 고려할 수 있다.

추가적으로, 예시된 실시예가 전기 단자(12)를 유리 작업편(28)에 부착하기 위해 사용되지만, 다수의 다른 저항성 납땜 용례를 위한 다른 실시예가 고려될 수 있다.

저항 납땜 방법(100)의 비제한적 예가 도 4에 제시되어 있다. 본 방법(100)의 단계가 후술된다:

단계 102인 전극을 제공하는 단계는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 원위 팁(18)을 갖는 전극(16)을 제공하는 것을 포함한다. 전극(16)은 바람직하게는 대체로 원통형 형상을 가지며, 원위 팁(18)은 볼록 형상, 바람직하게는 볼록 구형 캡 형상, 더 바람직하게는 볼록 반구형 형상을 갖는다. 볼록 구형 캡 형상의 반경은 오목 구형 캡 형상의 반경과 실질적으로 동일하다. 볼록 구형 캡 형상의 직경은 오목 구형 캡 형상의 직경보다 크다. 전극(16)은 바람직하게는 탄소 기반 재료로 형성된다.

단계 104인 전기 단자를 제공하는 단계는 만입부(22)가 형성되는 제1 주 표면(20) 및 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 그 위에 땜납 층(26)이 배치되는, 제1 주 표면(20) 반대쪽의 제2 주 표면(24)을 갖는 전기 단자(12)를 제공하는 것을 포함한다. 만입부(22)는 바람직하게는 오목 반구형 형상을 갖는 오목 구형 캡 형상을 갖는다. 전기 단자(12)는 바람직하게는 구리 기반 재료로 형성된다. 땜납 층은 바람직하게는 실질적으로 무연상태이다.

단계 106인 만입부 내에 전극의 원위 팁을 배치하는 단계는 도 3에 도시된 바와 같이 만입부(22) 내에 전극(16)의 원위 팁(18)을 배치하는 것을 포함한다.

단계 108인 전극을 통해 전류를 제공하는 단계는 전극(16)과 전기 단자(12)를 통해 전류를 제공하는 것을 포함한다. 전류는 제2 주 표면(24) 상의 땜납 층(26)을 용융시키는 온도까지 전극(16)을 가열하기에 충분하다.

단계 110인 유리 표면 상에 배치된 전도성 패드에 전기 단자를 부착하는 단계는 유리 작업편(28) 상에 배치된 전도성 패드(14)에 전기 단자(12)를 부착하는 것을 포함한다. 유리 작업편(28)은 적층형 유리로 형성될 수 있다.

따라서, 저항 납땜 디바이스(10) 및 저항 납땜 방법(100)이 제공된다. 저항 납땜 디바이스(10) 및 방법(100)은 전극(16)과 전기 단자(12) 사이의 간극 또는 점 접촉부를 제거하는 장점을 제공한다. 간극 또는 점 접촉부는 전기 단자(12)와 전극(16) 사이의 전기적 및 열적 전도성에 부정적인 영향을 줄 수 있고, 이는 납땜 온도를 변경시킬 수 있으며, 전기 단자(12)와 전도성 패드(14) 사이의 땜납 결합부의 강도에 부정적인 영향을 미치거나 전기 단자(12)의 비균등 가열을 제공하여 유리 작업편(28)을 균열시킬 수 있다.

본 발명이 그 양호한 실시예에 관련하여 설명되었지만, 이에 한정되는 것을 의도하지 않으며, 대신, 후술된 청구범위에 기재된 범주에만 한정된다. 예로서, 전술한 실시예(및/또는 그 양태)는 서로 조합하여 사용될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 교지로부터 벗어나지 않고 그에 대해 특정 상황 또는 재료를 적응시키기 위해 다수의 수정이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 설명된, 치수, 재료 유형, 다양한 구성요소의 배향 및 다양한 구성요소의 수와 위치는 특정 실시예의 파라미터를 정의하기 위한 의도이며, 제한적인 의미를 갖지 않고, 단지 모범적 실시예일 뿐이다.

전술한 설명을 읽으면 본 기술 분야의 통상의 기술자는 청구범위의 개념 및 범주 내에서의 다수의 다른 실시예 및 수정을 명백히 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 이하의 청구범위를 참조로, 이런 청구범위에 부여되는 완전한 균등물의 범주를 동반하여 결정되어야 한다.

이하의 청구범위에서, 용어 "구비하는(including)" 및 "거기서(in which)"는 각각의 용어 "포함하는(comprising)" 및 "여기서(wherein)"의 일반 영어 동의어로서 사용된다. 또한, 용어 제1, 제2 등의 사용은 어떠한 중요도 순서도 나타내지 않으며, 대신, 용어 제1, 제2 등은 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해 사용된다. 또한, 단수형 용어의 사용은 양적인 제한을 나타내지 않으며, 대신 적어도 하나의 언급된 대상의 존재를 나타낸다. 추가적으로, 상부, 하부 등 같은 방향적 용어는 어떠한 특정 배향도 나타내지 않으며, 대신, 용어 상부, 하부 등은 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 다양한 요소 사이의 관계를 위치적으로 정립하기 위해 사용된다.

Claims (20)

1. 저항 납땜 장치(10)이며,
   볼록 구형 캡 형상의 원위 팁(18)을 갖는 원통형 전극(16), 및
   대응하는 오목 구형 캡 형상의 만입부(22)가 형성되는 제1 주 표면(20)과, 땜납 조성물의 층(26)이 그 위에 배치되는, 제1 주 표면(20) 반대쪽의 제2 주 표면(24)을 갖는 전기 단자(12)를 포함하며,
   만입부(22)는 전극(16)의 원위 팁(18)을 수용하도록 구성되고, 볼록 구형 캡 형상의 반경은 오목 구형 캡 형상의 반경과 실질적으로 동일한, 저항 납땜 장치(10).
2. 제1항에 있어서, 볼록 구형 캡 형상의 직경은 오목 구형 캡 형상의 직경보다 큰, 저항 납땜 장치(10).
3. 제1항에 있어서, 원위 팁(18)은 볼록 반구형 형상을 갖는 것을 특징으로 하며, 만입부(22)는 오목 반구형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 저항 납땜 장치(10).
4. 제1항에 있어서, 전극(16)은 탄소 기반 재료로 형성되는, 저항 납땜 장치(10).
5. 제1항에 있어서, 전기 단자(12)는 구리 기반 재료로 형성되는, 저항 납땜 장치(10).
6. 제1항에 있어서, 땜납 조성물의 층(26)은 무연상태인, 저항 납땜 장치(10).
7. 제1항에 있어서, 저항 납땜 장치(10)는 유리 표면(28) 상에 배치된 전도성 패드(14)에 전기 단자(12)를 부착하도록 구성되는, 저항 납땜 장치(10).
8. 저항 납땜 방법(100)이며,
   볼록 구형 캡 형상의 원위 팁(18)을 갖는 원통형 전극(16)을 제공하는 단계(102),
   대응하는 오목 구형 캡 형상의 만입부(22)가 형성되는 제1 주 표면(20)과, 땜납 조성물의 층(26)이 그 위에 배치되는, 제1 주 표면(20) 반대쪽의 제2 주 표면(24)을 가지며, 볼록 구형 캡 형상의 반경은 오목 구형 캡 형상의 반경과 실질적으로 동일한 전기 단자(12)를 제공하는 단계(104),
   만입부(22) 내에 전극(16)의 원위 팁(18)을 배치하는 단계(106), 및
   전극(16)과 전기 단자(12)를 통해 전류를 제공하는 단계(108)를 포함하며,
   전류는 전극(16)을 가열하여 제2 주 표면(24) 상의 땜납 조성물을 용융시키기에 충분한, 저항 납땜 방법(100).
9. 제8항에 있어서, 볼록 구형 캡 형상의 직경은 오목 구형 캡 형상의 직경보다 큰, 저항 납땜 방법(100).
10. 제8항에 있어서, 원위 팁(18)은 볼록 반구형 형상을 갖는 것을 특징으로 하고, 만입부(22)는 오목 반구형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 저항 납땜 방법(100).
11. 제8항에 있어서, 전극(16)은 탄소 기반 재료로 형성되는, 저항 납땜 방법(100).
12. 제8항에 있어서, 전기 단자(12)는 구리 기반 재료로 형성되는, 저항 납땜 방법(100).
13. 제8항에 있어서, 땜납 조성물은 무연상태인, 저항 납땜 방법(100).
14. 제8항에 있어서, 방법(100)은 유리 표면(28) 상에 배치된 전도성 패드(14)에 전기 단자(12)를 부착하는 단계(110)를 더 포함하며, 유리 표면(28)은 적층형 유리로 형성되는, 저항 납땜 방법(100).
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